CN101573089A - 发音阀 - Google Patents
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Abstract
一种发音阀(10)包括大概圆柱形的主体(12，14，16)以及可在主体(12，14，16)内在闭合位置和打开位置之间可滑动地运动的闭合构件(62)。阀的主体和闭合构件(62)由刚性的、平滑材料形成，该材料抵抗生物膜的生长，比如陶瓷。一种特别合适的陶瓷是部分稳定的氧化锆。阀的主体设置有外部套管(76)，该外部套管(76)设置有径向地向外延伸的环状凸缘(82，86)，环状凸缘(82，86)用于将发音阀保持在食管和气管之间的瘘管内。
Description
本发明涉及具有主体和突出物(projection)的发音阀(speech valve)。
喉癌的治疗通常包括喉头切除术(laryngectomy)。喉头切除术导致气管被转向位于病人咽喉外部的开口或气门(stoma)。气管和食管之间的天然开口被关闭，因此气管和食管之间没有连通。在这种手术之后，病人不能讲话。为了允许病人恢复一些发音功能，已知在气管和食管之间通过外科手术创造孔或瘘管(fistula)。当病人希望讲话时，病人用手指盖住咽喉外部的气门，以便将来自肺部的空气从气管导入到食管中，并且能以大致类似于正常说话的方式产生语音。但是，瘘管具有允许食物或流体通过食管进入气管的可能性，而且这显然是不被期望的。为了防止食物或流体进入气管中，已经知道将发音阀插入到食管和气管之间的瘘管中。
发音阀起单向阀的作用，发音阀关闭以防止食物和流体经过食管进入气管，但当位于咽喉外部的气门被盖住且病人正呼出气体时，发音阀可以被空气压力打开。这样，病人能够生成语音，同时阀防止食物和流体进入气管。已知的发音阀由硅橡胶制成。大部分已知的设计具有中空的圆柱形主体，该圆柱形主体在每个端部设置有径向延伸的环状凸缘(annularflange)。该圆柱形主体装配在瘘管内，一个凸缘位于气管内，且另外一个凸缘位于食管内。凸缘将阀保持在瘘管内的合适位置，同时硅材料(siliconematerial)的弹性允许阀借助于至少一个凸缘的弹性挠曲而被插入瘘管中。阀还具有活叶(flap)形式的闭合构件，所述闭合构件可以被设置在阀的一端或设置在圆柱形主体的内部。
已知的发音阀起初工作良好，但它们的功能通常仅仅在插入后的3个月的时间内迅速地退化。阀的硅橡胶材料的退化非常少。相反，功能降低是由于生物膜在阀的表面的累积，包括细菌在阀的表面的累积。此生物膜的累积可能会妨碍阀正常地关闭，在此种情况下，食物和流体可能进入气管，或可能使得阀的打开更加困难，从而在此情形下说话变得困难。一旦阀的功能受到损害，则需要更换阀。
依据本发明的第一方面，提供了一种具有主体和突出物的发音阀，主体至少部分地可插入到气管和食管之间的瘘管中，以便在气管和食管之间提供可闭合的通道，而突出物位于瘘管的外部，以阻止阀的通道穿过瘘管，阀具有底座和可在打开位置和闭合位置之间相对于彼此移动的闭合构件，其中在闭合位置处，底座的闭合表面与闭合构件的闭合表面相接触，以便闭合阀，并从而闭合气管和食管之间的通道，闭合表面具有足够的刚度，以便在操作过程中防止大的挠曲。
依据本发明的第二方面，提供了一种具有主体和突出物的发音阀，主体至少部分地可插入到气管和食管之间的瘘管中，以便在气管和食管之间提供可闭合的通道，而突出物位于瘘管的外部，以阻止阀的通道穿过瘘管，主体具有底座，且阀包括可在打开位置和闭合位置之间移动的闭合构件，其中在闭合位置处，闭合构件与底座相接触，以便闭合阀，并从而闭合气管和食管之间的通道，主体和闭合构件具有各自的引导表面，所述引导表面彼此滑动地接触，以在打开位置和闭合位置之间引导闭合构件，以便滑动接触趋于清理引导表面。
依据本发明的第三方面，提供了一种具有主体和突出物的发音阀，主体至少部分地可插入到气管和食管之间的瘘管中，以便在气管和食管之间提供可闭合的通道，而突出物位于瘘管的外部，以阻止阀的通道穿过瘘管，阀包括相对于主体在打开位置和闭合位置之间运动的闭合构件，其中在打开位置处，所述通道打开，而在闭合位置处，所述通道由于主体和闭合构件之间的接触而闭合，主体和闭合构件中的每一个均由陶瓷材料制成。
例如，参照附图，下面是本发明实施方式的更详细的描述，其中：
图1为发音阀的示意性的横截面图；以及
图2为图1中的发音阀的主体和闭合构件的分解的、透视视图；
参照这些图，发音阀10具有主体，该主体由第一大概圆柱形的构件12、第二大概圆柱形的构件14，以及引导构件16组成。
参照图1，第一大概圆柱形的构件12具有内端18和外端20。内端18和外端20通过内表面连接。由内端18开始，内表面具有延伸至径向向内延伸的台阶部分(step portion)24的第一圆柱形部分22。径向向内延伸的台阶部分24与延伸至弧形部分28的第二圆柱形部分26接合。弧形部分28向内延伸至球形底座部分(seat portion)30。底座部分30与延伸至第一圆柱形构件12的外端20的第三圆柱形部分32接合。如图1中所见，第一圆柱形构件12的内表面界定了贯穿第一圆柱形构件12的通道34。
第二大概圆柱形的构件14具有内端36以及外端38。内端36和外端38通过内部圆柱形表面40和外部圆柱形表面41连接。内部圆柱形表面40界定了延伸贯穿第二大概圆柱形的构件14的通道42。在外端38处，第二大概圆柱形的构件14设置有横拉条(cross-brace)44，横拉条44跨越第二圆柱形构件14在直径方向延伸但不封闭通道42。横拉条44设置有位于第二圆柱形构件14的轴线上的孔46。
如图2中所见，第二大概圆柱形的构件14设置有从第二圆柱形构件14的内端36轴向地延伸的凸缘48。凸缘48大致上为环状，但被直径方向上的两个相对的缺口(gap)50截断。凸缘48具有与第二圆柱形构件14的内部圆柱形表面40相连的内部圆柱形表面52。凸缘48还具有外部圆柱形表面54，如图2中所见，外部圆柱形表面54径向地位于第二圆柱形构件14的外部圆柱形表面41的内部。
引导构件16具有中心环状部分56，该中心环状部分56设置有内部圆柱形引导表面58。两个在直径方向上相对的突出部分(tab)60从环状部分56径向地向外延伸。
发音阀10还包括闭合构件62。闭合构件62具有设置有外部圆柱形引导表面66的圆柱形柄64。另外，闭合构件62还具有半球形头部68。闭合构件62的半球形头部68的曲率半径与第一圆柱形构件12的内表面的球形底座部分30的曲率半径匹配。如图1中所见，闭合构件62的圆柱形柄64设置有孔70。
第一圆柱形构件12、第二圆柱形构件14、引导构件16以及闭合构件62优选地都用相同的陶瓷材料制成。一种已被发现非常适合的陶瓷材料是部分稳定的氧化锆(PSZ)。第一圆柱形构件12、第二圆柱形构件14、引导构件16以及闭合构件62的所有表面都被加工为具有好的光滑度。
如图1所示，第一磁体72被固定在处于第二圆柱形构件14的横拉条44中的孔46内。第二磁体74被固定在闭合构件62的孔70内。第一磁体72和第二磁74可被涂上合适的生物相容性材料，比如特氟隆(Teflon)(商标)，或硅橡胶。
为了组装发音阀10的主体12、14、16以及闭合构件62，闭合构件62的圆柱形柄64被插入到引导构件16的内部圆柱形引导表面58中。闭合构件62的外部圆柱形引导表面66在引导构件16的内部圆柱形引导表面58内紧密地滑动配合。
其中插入了闭合构件62的引导构件16接着和第二圆柱形构件14组装在一起，以使设置在引导构件16上的两个突出部分60中的每一个被容纳在设置在第二圆柱形构件14的凸缘48中的两个缺口50中的相应的一个缺口中。
最后，承载引导构件16和闭合构件62的第二圆柱形构件14和第一圆柱形构件12组装在一起。为了完成此组装，第二圆柱形构件14的凸缘48被插入到第一圆柱形构件12的内端18中，以便凸缘48的外部圆柱形表面54紧密地配合在第一圆柱形构件12的内表面的第一圆柱形部分22中，并且凸缘48邻接第一圆柱形构件12的内表面的径向延伸的台阶部分24。第一圆柱形构件12和第二圆柱形构件14可使用合适的生物相容性粘合剂或任何其它合适的方法而被永久地固定在一起。
如图1中所见，当组装时，引导构件16通过位于缺口50内的突出部分60被牢固地保持在第一圆柱形构件12和第二圆柱形构件14之间。闭合构件62被保持在引导构件16的内部圆柱形引导表面58内，并且能在轴向方向上滑动。如图1中所见，延伸贯穿第一圆柱形构件的通道34现在与延伸贯穿第二圆柱形构件14的通道42相连，以便产生从第二圆柱形构件14的外端38延伸至第一圆柱形构件12的外端20的通道。这将被称为阀通道。
第一磁体72和第二磁体74被定向为使得它们彼此相斥，趋于将闭合构件62移动到图1中所示的位置。
图1展示了处于闭合位置的闭合构件62。在此位置，闭合构件62的半球形头部68处于贴靠着第一圆柱形构件12的球形底座部分30密封接触的位置，以便封闭阀通道。然而，当正压力施加于第一圆柱形构件12的外端20时，闭合构件62逆着由磁体72、74提供的磁力滑动(当发音阀被如图1中所示定向时，在从右至左的方向上滑动)，使得半球形头部68移动离开球形底座部分30，以便打开阀通道。
如图1中所示，发音阀10还设置有由硅橡胶制成的套管(sleeve)76。套管76具有中心圆柱形部分78，中心圆柱形部分78在其每个端部分别设置有向内和向外径向延伸的凸缘。第一向内延伸的环状凸缘80紧密贴靠第一圆柱形构件12的外端20放置。第一向内延伸的凸缘80与第一向外延伸的凸缘82相连。在套管76的另一端，第二向内延伸的凸缘84紧密贴靠第二圆柱形构件14的外端38放置。第二向内延伸的凸缘84与第二向外延伸的凸缘86相连。第一向内延伸的凸缘80和第二向内延伸的凸缘84将阀的主体12、14、16保持在套管76的圆柱形部分78内。
在使用中，该发音阀10被插入到气管和食管之间的瘘管中，第一圆柱形构件12的外端20位于气管一侧，且第二圆柱形构件14的外端38位于食管一侧。在气管中，第一向外延伸的环状凸缘82位于瘘管之外，且在食管中，第二向外延伸的环状凸缘86也位于瘘管之外。以此种方式，两个向外延伸的环状凸缘82、86将发音阀10牢固地保持在食管和气管之间的瘘管的适当位置。向外延伸的环状凸缘82、86还帮助阻止流体和颗粒从发音阀10和瘘管之间漏出而进入到气管中。
向外延伸的环状凸缘82、86的挠曲性质允许发音阀10插入到瘘管中。
当病人不想说话时，空气穿过位于病人咽喉外部的气门进入气管中，并且还以相同的方式通过气门从肺部排出。闭合构件62处于图1中所示的闭合位置，并且这防止了食物或流体从食管进入气管。
当病人想说话时，病人通常使用手指或拇指封闭位于病人咽喉外部的气门。现在，当病人呼出气体时，气管中的空气压力上升，且这通过逆着由磁体72、74所施加的磁力向左推动闭合构件62而打开发音阀10(如图1中所示)。然后来自气管的空气能穿过发音阀10进入食管，并且能被用于形成语音。当病人完成讲话时，手指或拇指从气门移开，气管内的空气压力降低，并且闭合构件62通过磁排斥而被推到图1中所示的闭合位置。
已发现由部分稳定的氧化锆形成的组件表面(第一大概圆柱形的构件12、第二大概圆柱形的构件14、引导构件16以及闭合构件62)是高度抗生物膜生长的。这被认为反映了由陶瓷材料显示的对生物膜的生长的固有阻力。半球形头部68和第一圆柱形构件12的球形底座部分30之间进行的重复接触动作与陶瓷材料的刚性性质相结合也可以帮助清理接触表面。另外，认为闭合构件62的外部圆柱形引导表面66和引导构件16的内部圆柱形引导表面58之间的滑动运动趋于清理残留物(debris)，并防止生物膜在这些引导表面上的形成。
另外，如图1中所示，发音阀10内的所有在内部拐角均为圆形的。内部拐角被定义为两个相对于彼此以小于180°的角度延伸的表面之间的会合处。因此，例如，见图1，横拉条42和第二圆柱形构件14的内部圆柱形表面40之间的拐角为圆形的。另外一个圆形的拐角可被发现位于第一圆柱形构件12的内表面的弧形部分28处。认为内部拐角为圆形能帮助防止生物膜的积聚。这可能是由于穿过阀10的气流，例如当病人咳嗽时，趋于逐出(dislodge)在发音阀10内积聚的任何生物材料。以此种方式，发音阀10趋于是自清洁的。认为陶瓷材料的光滑表面有助于这个过程。
应理解，发音阀可以与上文的描述不同，而且在不背离当前发明的前提下可以进行多种变化。
第一，发音阀10的主体以及闭合构件62不一定要由部分稳定的氧化锆制成。任何合适的材料都可以使用。通常，合适的材料将是坚硬的、刚性的、化学活性低的并且无孔的。被认为合适的一类材料是陶瓷。一种可选择的合适的材料是氧化铝。
可选择地，发音阀10的主体和闭合构件62可以由自身不是特别抗生物膜的形成的刚性材料形成，但是这些部件可以设置有抗生物膜的形成的涂层。例如，刚性材料可以被涂上涂层，比如类金刚石碳涂层(diamond-likecarbon coating)。
发音阀的主体和闭合构件不一定具有上文描述并在图中所示的配置。任何合适的阀的配置都是可以使用的。在一个可选择的配置中，闭合构件62在闭合位置和打开位置之间轴向地运动时可以旋转。闭合构件相对于发音阀的主体的旋转运动可以帮助保持闭合表面和引导表面的清洁。
在另一个可选择的实施方式中，可以省去引导构件16。在这种情况中，闭合构件62可以具有径向地从柄64向外延伸的多个成角度地间隔开的翅片(fin)。然后每个翅片将具有向外的端面，这些向外的端面共同地形成相对于阀的主体的内部环状引导表面滑动的引导表面。在此布置中，气体能够在成角度地间隔开的翅片之间自由地通过。
在上文描述以及图1中所示的发音阀10中，发音阀设置有两个径向地向外延伸的环状凸缘82、86。这些向外延伸的凸缘82、86都由弹性材料硅橡胶制成。然而，一个向外延伸的凸缘可以由比如陶瓷的材料制成，其中陶瓷更能抵抗生物膜的生长。该凸缘不一定是弹性的。只要另外一个凸缘是弹性的，就仍然有可能将发音阀插入到气管和食管之间的瘘管中。
代替使用磁体72、74，可以使用其它装置，比如弹簧，来朝着球形底座部分30向闭合构件62施加偏压。
Claims (24)
1.一种发音阀，其具有主体和突出物，所述主体至少部分地可插入到气管和食管之间的瘘管中，以便在气管和食管之间提供可闭合的通道，而所述突出物位于瘘管的外部，以阻止所述阀的通道穿过瘘管，所述主体具有底座，且所述阀包括可在打开位置和闭合位置之间移动的闭合构件，其中在所述闭合位置，所述闭合构件与所述底座相接触，以便闭合所述阀，并且从而闭合气管和食管之间的通道，所述主体和所述闭合构件具有各自的引导表面，所述引导表面彼此滑动地接触，以在所述打开位置和所述闭合位置之间引导所述闭合构件，使得滑动接触趋于清洁所述引导表面。
2.如权利要求1所述的发音阀，其中所述引导表面是足够刚性的，以在操作过程中防止大的挠曲。
3.如权利要求1或权利要求2所述的发音阀，其中所述引导表面分别为面向外的环状表面以及面向内的环状表面，面向外的环状引导表面紧密地而且滑动地配合在面向内的环状引导表面内。
4.如权利要求3所述的发音阀，其中在所述打开位置和所述闭合位置之间进行运动的过程中，在所述引导表面之间既有轴向的相对运动又有旋转的相对运动。
5.如权利要求3或权利要求4所述的发音阀，其中所述环状引导表面为圆柱形的。
6.如权利要求1或权利要求2所述的发音阀，其中所述闭合构件具有柄以及从所述柄向外延伸的多个相互成角度地间隔开的翅片，所述闭合构件的所述引导表面包括所述翅片的外边缘。
7.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的发音阀，其中每个所述表面设置有陶瓷材料。
8.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的发音阀，其中每个所述表面设置有类金刚石碳涂层。
9.如权利要求1至权利要求6中任一项所述的发音阀，其中所述主体和所述闭合构件中的每一个均由陶瓷材料制成。
10.如权利要求7或权利要求9所述的发音阀，其中每种所述陶瓷材料为部分稳定的氧化锆(PSZ)。
11.如权利要求7或权利要求9所述的发音阀，其中每种所述陶瓷材料为氧化铝。
12.如任一前述权利要求所述的发音阀，其中所述闭合构件在所述主体内移动。
13.一种发音阀，其具有主体和突出物，所述主体至少部分地可插入到气管和食管之间的瘘管中，以便在气管和食管之间提供可闭合的通道，而所述突出物位于瘘管的外部，以阻止所述阀的通道穿过瘘管，所述阀包括相对于所述主体在打开位置和闭合位置之间运动的闭合构件，其中处于所述打开位置时，所述通道打开，并且处于所述闭合位置时，所述通道由于所述主体和所述闭合构件之间的接触而闭合，所述主体和所述闭合构件中的每一个都由部分稳定的氧化锆(PSZ)制成。
14.如权利要求13所述的发音阀，其中所述闭合构件相对于所述主体的所述运动为所述闭合构件在所述主体内的滑动运动。
15.如任一前述权利要求所述的发音阀，其中所述突出物为弹性的，以便允许所述突出物被挠曲以穿过瘘管。
16.如任一前述权利要求所述的发音阀，其中所述主体具有第一端和第二端，所述突出物设置在所述端中的一端处，且在所述端中的另外一端处设置有另一个突出物。
17.如权利要求16所述的发音阀，其中所述另一个突出物为弹性的。
18.如权利要求15至权利要求17中任一项所述的发音阀，其中，围绕所述主体设置有一弹性的套管，所述突出物或每个突出物与所述套管形成整体。
19.如权利要求18所述的发音阀，其中所述套管由硅橡胶制成。
20.如任一前述权利要求所述的发音阀，其中所述闭合构件被向着所述闭合位置偏压。
21.如权利要求20所述的发音阀，其中所述偏压由磁力实现。
22.如权利要求20所述的发音阀，其中所述偏压由弹簧实现。
23.如任一前述权利要求所述的发音阀，其中所有内部拐角为圆形的，以抵抗生物材料的积聚。
24.一种发音阀，其实质上如以上参照附图所描述的。
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